Desenhe um diagrama de níveis de energia de orbitais mostrando a configuração dos elétrons d sobre o íon de metal nos seguintes complexos:
[Co(CN)6]^-3
Prediga o número de elétrons desemparelhados de cada complexo.

Passo 1

Beleza, vamos resolver juntos esse exercício! A questão pede para desenharmos um diagrama de níveis de energia dos orbitais d para o íon de cobalto no complexo [Co(CN)6]^-3 e, em seguida, prever o número de elétrons desemparelhados nesse complexo. Para isso, vamos usar a teoria do campo de ligações (ou teoria do campo cristalino) que nos ajuda a entender como os elétrons se distribuem nos orbitais metálicos quando o metal está ligado a ligantes, como o CN⁻.

Passo 2

Primeiro, precisamos determinar a carga do íon de cobalto no complexo. Sabemos que o complexo é [Co(CN)6]^-3. Cada íon CN⁻ tem carga -1 e existem seis deles, totalizando -6. Como o complexo tem carga total -3, a carga do cobalto deve ser +3 para equilibrar:
Carga do Co + 6 times (-1) = -3 Carga do Co = +3

Passo 3

Agora, vamos ver a configuração eletrônica do cobalto neutro e depois do íon Co^3+. O cobalto tem número atômico 27, então sua configuração eletrônica é:
[Ar], 3d^7, 4s^2
Quando forma o íon Co^3+, ele perde três elétrons: dois do orbital 4s e um do 3d, ficando com:
[Ar], 3d^6

Passo 4

Como o complexo é octaédrico (seis ligantes ao redor do metal), os orbitais d se dividem em dois níveis de energia: os orbitais t2g (mais baixos) e os orbitais eg (mais altos). A diferença de energia entre esses níveis é chamada de campo de cristal.
Para ligantes fortes como o CN⁻, essa divisão é grande, o que geralmente leva a uma configuração de spin baixo, onde os elétrons emparelham nos orbitais t2g antes de ocupar os eg.

Passo 5

Vamos distribuir os 6 elétrons do Co^3+ nos orbitais d:
  • Orbitais t2g (3 orbitais, energia mais baixa): Com ligantes fortes, primeiro vamos emparelhar os elétrons aqui.
    • 3 pares de elétrons: total de 6 elétrons emparelhados nos orbitais t2g
  • Orbitais eg (2 orbitais, energia mais alta): Nenhum elétron sobra para esses orbitais.

Passo 6

Como todos os elétrons estão emparelhados nos orbitais t2g e nenhum ocupa os orbitais eg, o número de elétrons desemparelhados é zero.

Resposta

No complexo [Co(CN)6]^-3, não há elétrons desemparelhados.

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